KR20190052412A - 고체 추진기관의 추진제 충전 장치 및 이를 이용한 추진제 충전 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고체 추진기관의 추진제 충전 장치 및 이를 이용한 추진제 충전 방에 관한 것으로, 연소관(60)의 하단이 안착되는 안착부(13)가 구비되는 하부롤러(10)와, 일단이 상기 하부롤러(10)에 고정되고 상기 연소관(60)이 삽입되는 삽입공간이 형성되며 상기 삽입공간에 다수 개의 연소관(60)을 삽입하여 상기 다수 개의 연소관(60)을 연결하는 연결몸체(30)와, 상기 연결몸체(30)의 타단에 고정되며 상기 연소관(60)의 상단이 안착되는 안착부(23)가 구비되고 중앙에 관통개구(22)가 형성되는 상부롤러(20)와 상기 상부롤러(20)의 관통개구(22)를 통해 상기 연소관(60)에 삽입되어 상기 연소관(60)에 추진제(70)가 충전되는 충전공간(61)을 형성하는 코어부재(40)를 포함한다.
본 발명은 동시에 다수 개의 고체 추진기관의 연소관에 추진제를 충전할 수 있어 고체 추진기관 충전 공정의 효율성과 생산성을 높일 수 있는 이점이 있다.

Description

고체 추진기관의 추진제 충전 장치 및 이를 이용한 추진제 충전 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CASTING PROPELLANT OF SOLID ROCKET MOTER}

본 발명은 고체 추진기관의 추진제 충전 장치 및 이를 이용한 추진제 충전 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고체 추진기관의 연소관에 추진제를 충전하는 고체 추진기관의 추진제 충전 장치 및 이를 이용한 추진제 충전 방법에 관한 것이다.

고체 추진기관은 얇은 복합재 연소관에 '그레인'이라는 추진제를 충전하고, 추진제를 연소시켜 나오는 연소가스로 추진력을 얻는 로켓으로 유도탄, 미사일 등에 적용된다.

추진제는 추진기관에 추력을 생성하기 위해 연소되어지는 화학적 혼합물로 보통 연료와 산화제로 구성된다. 추진제는 그 형상에 따라 고체, 액체, 가스 또는 하이브리드로 구분된다.

고체 추진제는 저장이 용이하고 장기간 저장이 가능하며, 액체 추진제에 비해 짧은 준비기간으로 발사할 수 있기 때문에 군용 무기체계에서 필수적으로 요구되는 기만성 및 신속성을 제공할 수 있다. 따라서 군사적인 목적의 임무를 가지는 추진기관들에 고체 추진제가 주로 적용된다.

고체 추진제의 형상을 적용한 추진기관을 고체 추진기관이라 지칭한다.

고체 추진기관은 연소관에 중공형 치구를 거치한 후 진공으로 추진제를 충전하고 경화시키는 공정을 통해 제작한다.

고체 추진기관 제작에서는 한 번 충전시 한 개의 연소관에 추진제를 충전하게 된다. 그리고 소형 고체 추진기관의 경우는 소량의 추진제가 충전되므로 여러 번 충전 공정을 반복해야 한다.

그런데 고체 추진기관에 사용되는 추진제는 마지막에 경화제가 투입되고 시간이 지날수록 추진제의 점도가 상승하게 되므로, 충전 공정이 길어질수록 추진제의 점도가 상승하게 되어 품질과 생산에 문제가 발생할 가능성이 증가하고 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.

특허문헌 1: 등록특허공보 제1740197호(2017.05.19 등록) 특허문헌 2: 등록특허공보 제0823575호(2008.04.14 등록)

본 발명의 목적은 충전 공정의 효율성과 생산성을 높이도록 동시에 다수 개의 고체 추진기관의 연소관에 추진제를 충전할 수 있는 고체 추진기관의 추진제 충전 장치 및 이를 이용한 추진제 충전 방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 연소관의 하단이 안착되는 안착부가 구비되는 하부롤러와 일단이 상기 하부롤러에 고정되고 상기 연소관이 삽입되는 삽입공간이 형성되며 상기 삽입공간에 다수 개의 연소관을 삽입하여 상기 다수 개의 연소관을 연결하는 연결몸체와 상기 연결몸체의 타단에 고정되며 상기 연소관의 상단이 안착되는 안착부가 구비되고 중앙에 관통개구가 형성되는 상부롤러와 상기 상부롤러의 관통개구를 통해 상기 연소관에 삽입되어 상기 연소관에 추진제가 충전되는 충전공간을 형성하는 코어부재를 포함한다.

상기 하부롤러와 상기 상부롤러는 상호 대응되는 위치에 각각 체결공이 형성되고, 상기 연결몸체는 양단에 플랜지를 포함하며, 상기 양단 플랜지에 상기 체결공과 대응되는 고정공이 형성된다.

상기 하부롤러에 상기 연결몸체의 일단이 접촉된 상태에서 상기 연결몸체의 일단 고정공을 관통한 고정볼트가 상기 하부롤러의 체결공에 체결되어 상기 연결몸체가 상기 하부롤러에 고정되고, 상기 연결몸체의 타단에 상기 상부롤러가 접촉된 상태에서 상기 연결몸체의 타단 고정공을 관통한 고정볼트가 상기 상부롤러의 체결공에 체결되어 상기 상부롤러가 상기 연결몸체에 고정된다.

상기 연결몸체는 다수 개가 연결되고, 연결된 상태의 일단이 상기 하부롤러에 고정되며 연결된 상태의 타단이 상기 상부롤러에 고정된다.

상기 연결몸체는 연결몸체의 타단에 상대 연결몸체의 일단을 접촉한 상태에서, 상기 상대 연결몸체 일단의 고정공과 상기 연결몸체 타단의 고정공에 고정핀을 체결하여 다수 개가 연결된다.

상기 연결몸체에 삽입되는 다수 개의 연소관 간 간격 유지를 위해 연소관과 연소관의 사이에 스페이스가 배치된다.

상기 스페이스는 'ㅓ'자 형상으로 형성된다.

상기 연소관은 2 ~ 4개가 연결되며, 상기 연소관들이 상기 스페이스를 매개로 연결된 총 길이는 상기 연결몸체의 길이와 상기 하부롤러의 안착부와 상기 상부롤러의 안착부의 깊이의 합과 동일하다.

상기 하부롤러와 상기 상부롤러에는 상기 연소관의 하단 및 상단이 안착시 상기 연소관의 외주면과의 사이 추진제 누설 방지를 위한 오링이 배치된다.

상기 코어부재는 연소관에 중공을 형성하기 위한 원통 형상의 중심부와 상기 중심부의 외주면에서 양측으로 돌출된 형상이며 끝단이 상기 관통개구에 접하는 지지부를 포함한다.

다수 개의 연소관을 연결하는 연결몸체와 상기 연결몸체의 일단에 연결되어 상기 연소관의 하단을 지지하는 하부롤러와 상기 연결몸체의 타단에 연결되어 상기 연소관의 상단을 지지하며 중앙에 관통개구가 형성되는 상부롤러와 상기 하부롤러 및 상기 상부롤러와 상기 연소관의 사이 추진제 누설 방지를 위해 상기 하부롤러와 상기 상부롤러에 배치되는 오링과 상기 연결몸체의 일단과 상기 하부롤러가 연결된 상태 및 상기 연결몸체의 타단과 상기 상부롤러가 연결된 상태를 고정하는 고정볼트를 포함한다.

상기 연결몸체는 중공 원통 형상으로 형성되며, 상기 중공 원통 형상에 다수 개의 연소관을 삽입하여 연결한다.

상기 다수 개의 연소관 간 간격 유지를 위해 연소관과 연소관의 사이에 스페이스가 배치된다.

상기 상부롤러의 관통개구를 통해 상기 연소관에 삽입되어 상기 연소관에 추진제가 충전되는 충전공간을 형성하는 코어부재를 포함한다.

안착부가 형성된 하부롤러에 삽입공간이 형성된 연결몸체의 일단을 고정하는 단계와, 상기 연결몸체의 삽입공간에 첫 번째 연소관을 삽입하여 상기 첫 번째 연소관의 하단이 상기 하부롤러의 안착부에 안착되게 하는 단계와, 상기 첫 번째 연소관의 상단에 스페이스를 배치하는 단계와, 상기 연결몸체의 삽입공간에 두 번째 연소관을 삽입하여 상기 두 번째 연소관이 상기 스페이스를 매개로 상기 첫 번째 연소관의 상단에 연결되게 하는 단계와, 상기 연결몸체의 타단에 안착부 및 중앙에 관통개구가 형성된 상부롤러를 고정하여 상기 두 번째 연소관의 상단이 상기 상부롤러의 안착부에 안착되게 하는 단계와, 코어부재를 상기 상부롤러의 관통개구를 통해 상기 제1 및 두 번째 연소관에 삽입하여 상기 제1 및 두 번째 연소관에 추진제가 충전되는 충전공간이 형성되도록 하는 단계와, 상기 충전공간에 추진제를 충전하는 단계를 포함한다.

다수 개의 연소관이 연결되는 경우, 상기 연결몸체의 삽입공간에 첫 번째 연소관을 삽입하여 상기 첫 번째 연소관의 하단이 상기 하부롤러의 안착부에 안착되게 하는 단계를 수행하기 전, 상기 다수 개의 연소관의 길이에 대응되기 위해 상기 연결몸체를 다수 개 연결하는 단계가 수행된다.

상기 연소관은 2 ~ 4개가 연결되며, 상기 연소관들이 상기 스페이스를 매개로 연결된 총 길이는 상기 연결몸체들의 길이와 상기 하부롤러의 안착부와 상기 상부롤러의 안착부의 깊이의 합과 동일하도록 한다.

본 발명은 하부롤러와 상부롤러 사이에 다수 개의 연소관을 감싸는 연결몸체를 구비하고 연결몸체 내에 연소관을 구분하는 스페이스를 배치하여 다수 개의 연소관 내에 추진제를 동시 충전할 수 있다.

또한, 본 발명은 길이가 다른 소형 고체 추진기관도 연결몸체의 길이를 연장하고 그 내부에 길이가 다른 연소관을 삽입하여 연결하는 것에서 다수 개의 연소관 내에 추진제의 동시 충전이 가능하다.

또한, 본 발명은 연소관을 지지하는 상부롤러와 하부롤러에 오링을 배치하여 추진제 누설이 방지되게 한다.

따라서, 본 발명은 소형 고체 추진기관을 제작시 충전 공정 시간을 단축시켜 효율성과 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 고체 추진기관의 추진제 충전 장치를 보인 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 고체 추진기관의 추진제 충전 장치를 보인 평면도.
도 3은 본 발명에 의한 고체 추진기관의 추진제 충전 장치를 적용하여 추진제를 충전한 모습을 보인 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 고체 추진기관의 추진제 충전 장치를 적용하여 추진제를 충전한 모습을 보인 평면도.
도 5는 본 발명에 의한 고체 추진기관의 추진제 충전 장치를 이용하여 길이가 다른 소형 고체 추진기관 다수 개에 추진제를 동시에 충전한 예를 보인 단면도.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명에 의한 고체 추진기관의 추진제 충전 장치를 보인 단면도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 의한 고체 추진기관의 추진제 충전 장치를 보인 평면도가 도시되어 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바에 의하면, 본 발명의 고체 추진기관의 추진제 충전 장치는 하부롤러(10), 상부롤러(20), 연결몸체(30), 코어부재(40), 스페이스(50) 및 오링(80)을 포함한다.

연소관(60)에 추진제를 충전하고, 점화장치 및 노즐 등을 연결하는 과정을 통해 고체 추진기관을 제조할 수 있다. 이 과정에서 소형 고체 추진기관의 제작은, 고체 추진기관의 추진제 충전 장치로 연소관을 동시에 다수 개를 연결하여 추진제를 충전할 수 있도록 함으로써 추진제 충전 공정 시간을 단축하도록 한다.

연소관(60)은 얇은 복합재로 제작된 중공 원통 형상의 관이다. 소형 고체 추진기관은 직경이 수십mm 이하, 길이가 수십mm 이하인 추진기관이다.

하부롤러(10)는 연소관(60)의 하단을 지지하는 하단 지지대 역할을 한다. 연소관(60)은 고체 추진기관의 외피를 형성하며 중공 원통 형상으로 형성된다. 연소관(60)의 중공에 추진제가 충전된다.

하부롤러(10)는 연결몸체(30)의 일단에 연결 고정된다. 하부롤러(10)는 체결공(11)이 형성된다. 체결공(11)은 하부롤러(10)에 연결몸체(30)를 고정하기 위한 것이다. 체결공(11)은 연결몸체(30)가 연결되는 하부롤러(10)의 상면 가장자리를 둘러 형성된다. 체결공(11)에는 나사산이 형성되어 볼트를 체결할 수 있다.

하부롤러(10)는 연소관(60)의 하단이 안착되는 안착부(13)가 구비된다. 안착부(13)는 도면상 하부롤러(10)의 상면 일부가 하부로 요입되어 형성된다. 안착부(13)에 연소관(60)의 하단이 안착되면 하부롤러(10)는 연소관(60)의 하단 외주면을 감싸 지지하게 된다.

하부롤러(10)는 양측의 외주면이 롤러의 역할을 한다.

상부롤러(20)는 연소관(60)의 상단을 지지하는 상단 지지대 역할과 코어부재(40)를 가이드하는 역할을 한다.

상부롤러(20)는 연결몸체(30)의 타단에 연결 고정된다. 상부롤러(20)는 체결공(21)이 형성된다. 체결공(21)은 상부롤러(20)에 연결몸체(30)를 고정하기 위한 것이다. 체결공(21)은 연결몸체(30)가 연결되는 상부롤러(20)의 하면 가장자리를 둘러 형성된다. 체결공(21)에는 나사산이 형성되어 볼트를 체결할 수 있다.

상부롤러(20)는 연소관(60)의 상단이 안착되는 안착부(23)가 구비된다.

안착부(23)는 도면상 상부롤러(20)의 하면 일부가 상부로 요입되어 형성된다. 상부롤러(20)의 안착부(23)에 연소관(60)의 상단이 안착되면 상부롤러(20)는 연소관(60)의 상단 외주면을 감싸 지지하게 된다.

상부롤러(20)는 중앙에 관통개구(22)가 형성된다. 관통개구(22)는 코어부재(40)가 삽입되는 입구를 형성한다. 관통개구(22)를 통해 연결몸체(30)에 의해 다수 개가 연결된 연소관(60)에 코어부재(40)가 삽입된다. 관통개구(22)는 상부롤러(20)의 중앙을 관통하여 형성되며 원형으로 된다.

상부롤러(20)는 양측의 외주면이 롤러의 역할을 한다.

하부롤러(10)의 상면 가장자리에 연결몸체(30)의 일단이 고정되고, 연결몸체(30)의 타단에 상부롤러(20)가 고정된다.

연결몸체(30)는 다수 개의 연소관(60)을 연결하는 역할을 한다. 연결몸체(30)는 중공 원통 형상으로 형성되며, 중공 원통 형상에 다수 개의 연소관(60)을 삽입하여 연결한다. 구체적으로, 연결몸체(30)는 원통 형상으로 연소관(60)이 삽입되는 삽입공간이 형성되며 삽입공간에 다수 개의 연소관(60)을 삽입하여 다수 개의 연소관(60)을 연결한다.

연결몸체(30)의 삽입공간 즉, 내경은 연소관(60)들 사이에 연소관(60)을 구분하는 스페이스(50)를 배치한 상태의 외경에 대응된다.

연결몸체(30)는 양단 외주면에서 돌출되는 플랜지를 포함하며, 양단 외주면의 플랜지에 고정공(33,35)이 형성된다. 고정공(33,35)은 하부롤러(10)의 체결공(11) 및 상부롤러(20)의 체결공(21)과 연통된다. 고정공(33,35)에 나사산이 형성될 수 있다.

연결몸체(30)는 다수 개가 연결되고, 연결된 상태의 일단이 하부롤러(10)에 고정되며 연결된 상태의 타단이 상부롤러(20)에 고정된다.

연결몸체(30)는 연결몸체(30)의 타단에 상대 연결몸체(30)의 일단을 접촉한 상태에서, 상대 연결몸체(30) 일단의 고정공(33,35)과 연결몸체 타단의 고정공(33,35)에 고정핀(90)을 체결하여 다수 개가 연결된다. 즉, 연결몸체(30)는 고정핀(90) 체결 방식으로 길이 연장이 가능하다. 연결몸체(30)는 연소관(60)의 직경 및 길이에 따라 다양한 종류가 구비될 수 있다.

하부롤러(10), 연결몸체(30), 상부롤러(20)는 고정볼트(15,25)에 의해 고정된다. 즉, 하부롤러(10)에 연결몸체(30)의 일단이 연결된 상태 및 연결몸체(30)의 타단에 상부롤러(20)가 연결된 상태는 고정볼트(15,25)에 의해 고정된다.

예를 들어, 하부롤러(10)에 연결몸체(30)의 일단이 접촉된 상태에서 연결몸체(30)의 일단 고정공(33)을 관통한 고정볼트(15)가 하부롤러(10)의 체결공(11)에 체결되어 연결몸체(30)가 하부롤러(10)에 고정된다.

또한, 연결몸체(30)의 타단에 상부롤러(20)가 접촉된 상태에서 연결몸체(30)의 타단 고정공(35)을 관통한 고정볼트(25)가 상부롤러(20)의 체결공(21)에 체결되어 상부롤러(20)가 연결몸체(30)에 고정된다.

코어부재(40)는 연소관(60)에 충전공간(61)을 형성하는 역할을 한다.

연소관(60)에 충전되는 추진제 형상은 중앙에 원형의 구멍이 성형되는 중공형, 중앙에 별과 같은 구멍이 성형되는 스타형 등 다양한 형상이 채용될 수 있다.

본 실시예에서는 중앙에 원형의 구멍이 성형되는 중공형 추진제 형상을 형성하는 것을 예로 들어 설명한다.

코어부재(40)는 상부롤러(20)의 관통개구(22)를 통해 연소관(60)에 삽입되어 연소관(60)에 추진제(70)가 충전되는 충전공간(61)을 형성한다.

코어부재(40)는 연소관(60)에 중공을 형성하기 위한 원통 형상의 중심부(41)와 중심부(41)의 외주면에서 양측으로 돌출된 형상이며 끝단이 관통개구(22)에 접하는 지지부(43)를 포함한다.

중심부(41)는 지지부(43)에 비해 길이가 더 길게 형성되어 작업자가 파지하기 용이하도록 할 수 있다. 지지부(43)는 양 끝단이 관통개구(22)에 접함으로써 중심부(41)가 연소관(60)의 중심에 위치하도록 한다.

스페이스(50)는 연결몸체(30)에 삽입되는 다수 개의 연소관(60) 간 간격 유지를 위해 연소관(60)과 연소관(60)의 사이에 배치된다.

스페이스(50)는 'ㅓ'자 형상으로 형성된다. 스페이스(50)는 'ㅓ'자 형상에서 왼쪽으로 돌출된 부분이 연소관(60)과 연소관(60) 사이에 삽입되고, 돌출된 부분에 대해 세로로 직교하는 부분이 연소관(60)의 외주면을 지지하여 상호 연결되는 연소관(60)들이 동일한 중심을 갖도록 정렬하는 역할을 한다.

연소관(60)은 2 ~ 4개가 연결되며, 연소관(60)들이 스페이스(50)를 매개로 연결된 총 길이는 연결몸체(30)의 길이와 하부롤러(10)의 안착부(13)와 상부롤러(20)의 안착부(23)의 깊이의 합과 동일한 것이 바람직하다.

오링(80)은 하부롤러(10)와 상부롤러(20)에서 연소관(60)의 하단 및 상단이 안착시 연소관(60)의 외주면과의 사이 추진제 누설 방지를 위한 것이다.

오링(80)은 하부롤러(10)에서 안착부 내주면을 둘러 형성됨으로써, 하부롤러(10)의 안착부(13)에 연소관(60)의 하단이 안착되면 하부롤러(10)와 연소관(60)의 하단 외주면 사이에 기밀이 유지되도록 한다.

또한, 오링(80)은 상부롤러(20)에서 안착부(23) 내주면을 둘러 형성됨으로써, 상부롤러(20)의 안착부(23)에 연소관(60)의 상단이 안착되면 상부롤러(20)와 연소관(60)의 상단 외주면 사이에 기밀이 유지되도록 한다.

오링(80)은 고무 재질로 된다.

한편, 연결몸체(30)는 타단 플랜지를 상대 연결몸체(30)의 일단 플랜지와 접촉시킨 상태에서 타단 플랜지의 고정공(35)과 일단 플랜지의 고정공(33)에 고정핀(90)을 체결하는 방식으로 다수 개를 연결할 수 있다. 고정핀(90)은 볼트 형태일 수 있다.

고체 추진기관의 추진제 충전 장치를 이용한 추진제 충전 방법은, 안착부(13)가 형성된 하부롤러(10)에 삽입공간이 형성된 연결몸체(30)의 일단을 고정하는 단계와, 연결몸체(30)의 삽입공간에 첫 번째 연소관(60)을 삽입하여 상기 첫 번째 연소관(60)의 하단이 하부롤러(10)의 안착부(13)에 안착되게 하는 단계와, 첫 번째 연소관(60)의 상단에 스페이스(50)를 배치하는 단계와, 연결몸체(30)의 삽입공간에 두 번째 연소관(60)을 삽입하여 두 번째 연소관(60)이 스페이스(50)를 매개로 첫 번째 연소관(60)의 상단에 연결되게 하는 단계와, 연결몸체(30)의 타단에 안착부(23) 및 중앙에 관통개구(22)가 형성된 상부롤러(20)를 고정하여 두 번째 연소관(60)의 상단이 상부롤러(20)의 안착부(21)에 안착되게 하는 단계와, 코어부재(40)를 상부롤러(20)의 관통개구(22)를 통해 첫 번째 및 두 번째 연소관(60)에 삽입하여 첫 번째 및 두 번째 연소관(60)에 추진제가 충전되는 충전공간(61)이 형성되도록 하는 단계와, 충전공간(61)에 추진제(70)를 충전하는 단계를 포함한다.

다수 개의 연소관(60)이 연결되는 경우, 연결몸체(30)의 삽입공간에 첫 번째 연소관(60)을 삽입하여 첫 번째 연소관(60)의 하단이 하부롤러(10)의 안착부(13)에 안착되게 하는 단계를 수행하기 전, 다수 개의 연소관(60)의 길이에 대응되기 위해 연결몸체(30a,30b)를 다수 개 연결하는 단계가 수행된다. 연결몸체(30a,30b)의 연결은 고정핀(90)으로 수행한다(도 5 참조).

연소관(60)은 2 ~ 4개가 연결되며, 연소관들이 스페이스(50)를 매개로 연결된 총 길이는 연결몸체(30)들의 길이와 하부롤러(10)의 안착부(13)의 깊이와 상부롤러(20)의 안착부(23)의 깊이의 합과 동일하도록 연결몸체(30)는 길이를 다양하게 구비할 수 있다.

이하 본 발명의 작용을 설명한다.

도 3에는 본 발명에 의한 고체 추진기관의 추진제 충전 장치를 적용하여 추진제를 충전한 모습을 보인 단면도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명에 의한 고체 추진기관의 추진제 충전 장치를 적용하여 추진제를 충전한 모습을 보인 평면도가 도시되어 있다.

도 3 및 도 4를 참조하여 고체 추진기관의 추진제 충전 장치를 이용한 추진제 충전 방법을 자세하게 설명하기로 한다.

추진제 충전 방법은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 하부롤러(10)의 체결공(11)에 연결몸체(30)의 일단 고정공(33)이 연통되게 하부롤러(10)의 상면에 연결몸체(30)를 접촉 배치한다.

하부롤러(10)에 연결몸체(30)의 일단이 접촉 배치되면, 연결몸체(30)의 일단 고정공(33)을 관통하여 하부롤러(10)의 체결공(11)에 고정볼트(15)를 체결하여 연결몸체(30)가 하부롤러(10)에 고정되게 한다.

다음으로, 연결몸체(30)의 삽입공간에 첫 번째 연소관(60)을 삽입하여 첫 번째 연소관(60)의 하단이 하부롤러(10)의 안착부(13)에 안착되게 한다.

다음으로, 첫 번째 연소관(60)의 상단에 스페이스(50)를 배치한다.

다음으로, 연결몸체(30)의 삽입공간에 두 번째 연소관(60)을 삽입하여 두 번째 연소관(60)이 스페이스(50)를 매개로 첫 번째 연소관(60)의 상단에 연결되게 한다.

다음으로, 두 개의 연소관(60)이 삽입된 연결몸체(30)의 타단에 상부롤러(20)를 고정하여 두 번째 연소관(60)의 상단이 상부롤러(20)의 안착부(23)에 안착되게 한다.

연결몸체(30)의 타단 고정공(35)과 상부롤러(20)의 체결공(21)이 연통되게 연결몸체(30)의 타단에 상부롤러(20)를 접촉 배치한 상태에서, 연결몸체(30)의 타단 고정공(35)을 관통하여 상부롤러(20)의 체결공(21)에 고정볼트(25)를 체결하면 상부롤러(20)가 연결몸체(30)에 고정된다.

이 상태에서 두 개의 연소관(60)은 스페이스(50)에 의해 중심이 일치하고 상호 간격이 유지된 상태로 연결된다.

다음으로, 상부롤러(20)의 관통개구(22)를 통해 두 개의 연소관(60)에 코어부재(40)를 삽입하여 연소관(60)에 충전공간(61)이 형성되도록 한다.

다음으로, 충전공간(61)에 추진제(70)를 충전한다. 추진제(70)는 진공으로 충전하고, 충전 후 경화시키는 공정을 통해 제작된다.

추진제는 조성에 차이는 있지만 예를 들어, HTPB 바인더 8.6wt%, Al(알루미늄) 17.5wt%, AP(과염소산암모늄)계열 산화제 70wt%, 나머지 결합재가 혼합된 추진제일 수 있다. 추진제(70)는 고무와 같은 점탄성을 가진다.

추진제(70) 충전시 하부롤러(10)와 상부롤러(20)의 안착부(13,23) 내주면을 둘러 형성된 오링(80)에 의해, 하부롤러(10)와 연소관(60)의 하단 외주면 사이, 상부롤러(20)와 연소관(60)의 상단 외주면 사이에 기밀이 유지되고 추진제 누설이 방지된다.

추진제(70)가 경화되면, 하부롤러(10)와 하부롤러(20)의 양측의 외주면이 롤러의 역할을 할 수 있도록 가로로 눕힌 상태에서 설정 위치로 이동시킬 수 있으며, 이동된 상태에서 상술한 과정의 역순으로 상부롤러(20)의 관통개구(22)를 통해 코어부재(40)를 인출하고, 상부롤러(20)와 연결몸체(30)의 타단을 고정한 고정볼트(25)의 체결을 해지하고, 하부롤러(10)와 연결몸체(30)의 일단을 고정한 고정볼트(15)의 체결을 해지할 수 있다.

다음으로, 스페이스(50)를 제거하고 연소관(60)과 연소관(60) 사이 추진제로 연결된 부분을 잘라서 분리하면 된다.

상술한 과정에 의해 소형 고체 추진기관을 제작시 충전 공정 시간을 단축할 수 있다.

도 3 및 도 4는 하나의 연결몸체로 2개의 연소관을 연결하여 2개의 연소관에 동시에 추진제를 충전한 예를 나타낸 것이다.

2개를 초과하는 다수 개의 연소관이 연결되는 경우, 다수 개의 연소관의 길이에 대응하기 위해 연결몸체를 다수 개 연결하여 연소관을 삽입 연결하여 추진제를 충전하는 경우를 예를 들어 설명한다.

도 5에는 본 발명에 의한 고체 추진기관의 추진제 충전 장치를 이용하여 길이가 다른 소형 고체 추진기관 다수 개에 추진제를 동시에 충전한 예를 보인 단면도가 도시되어 있다.

도 5에 도시된 바에 의하면, 하부롤러(10)의 체결공(11)에 제1 연결몸체(30b)의 일단 고정공(33)이 연통되게 하부롤러(10)의 상면에 제1 연결몸체(30b)를 접촉 배치한다. 설명의 편의를 위해 상호 연결되는 연결몸체(60)를 제1 연결몸체(60b)와 제2 연결몸체(60a)로 구분하였다.

하부롤러(10)에 제1 연결몸체(30b)의 일단이 접촉 배치되면, 제1 연결몸체(30b)의 일단 고정공(33)을 관통하여 하부롤러(10)의 체결공(11)에 고정볼트(15)를 체결하여 제1 연결몸체(30b)가 하부롤러(10)에 고정되게 한다.

다음으로 제1 연결몸체(30b)에 동일한 형상의 제2 연결몸체(30a)를 연결한다. 제1 연결몸체(30b)의 타단 고정공(35)에 제2 연결몸체의 일단 고정공(33)이 연통되게 배치한 상태에서 제1 연결몸체(30b)의 타단 고정공(35)과 제2 연결몸체(30a)의 일단 고정공(33)을 관통하는 고정핀(90)을 체결하여 제1 연결몸체(30b)에 제2 연결몸체(30a)를 고정한다.

이때 제1 연결몸체(30b)와 제2 연결몸체(30a)는 양단이 대칭된 형상이고 양단 고정공(33,35)도 대칭된 위치에 형성되나, 설명의 편의를 위해 일단과 타단으로 구분하여 설명한다.

다음으로, 제1 및 제2 연결몸체(30b,30a)의 삽입공간에 첫 번째 연소관(60c)을 삽입하여 첫 번째 연소관(60c)의 하단이 하부롤러(10)의 안착부(13)에 안착되게 한다.

다음으로, 첫 번째 연소관(60c)의 상단에 스페이스(50)를 배치한다.

다음으로, 제1 및 제2 연결몸체(30b,30a)의 삽입공간에 두 번째 연소관(60b)을 삽입하여 두 번째 연소관(60b)이 스페이스(50)를 매개로 첫 번째 연소관(60c)의 상단에 연결되게 한다.

다음으로, 두 번째 연소관(60b)의 상단에 스페이스(50)를 배치한다.

다음으로, 제1 및 제2 연결몸체(30b,30a)의 삽입공간에 세 번째 연소관(60a)을 삽입하여 세 번째 연소관(60a)이 스페이스(50)를 매개로 두 번째 연소관(60b)의 상단에 연결되게 한다.

이 과정에서 스페이스(50)가 각 연소관(60a,60b,60c)이 연결된 부분의 간격을 유지하면서 연소관(60a,60b,60c)의 외주면을 잡아 지지하므로 연소관들(60a,60b,60c)은 중심이 일치하게 연결된다.

다음으로, 세 개의 연소관(60a,60b,60c)이 삽입된 연결몸체(30a,30b)의 타단에 상부롤러(20)를 고정하여 세 번째 연소관(60a)의 상단이 상부롤러(20)의 안착부(23)에 안착되게 한다.

제2 연결몸체(30a)의 타단 고정공(35)과 상부롤러(20)의 체결공(21)이 연통되게 제2 연결몸체(30a)의 타단에 상부롤러(20)를 접촉 배치한 상태에서, 제2 연결몸체(30a)의 타단 고정공(35)을 관통하여 상부롤러(20)의 체결공(21)에 고정볼트(25)를 체결하면 상부롤러(20)가 제2 연결몸체(30a)에 고정된다.

이 상태에서 세 개의 연소관(60a,60b,60c)은 스페이스(50)에 의해 중심이 일치하고 상호 간격이 유지된 상태로 연결된다.

다음으로, 상부롤러(20)의 관통개구(22)를 통해 세 개의 연소관(60a,60b,60c)에 코어부재(40)를 삽입하여 세 개의 연소관(60a,60b,60c)에 연속되는 충전공간(61)이 형성되도록 한다.

다음으로, 충전공간(61)에 추진제(70)를 충전한다. 추진제(70)는 진공으로 충전하고, 충전 후 경화시키는 공정을 통해 제작된다.

상술한 바와 같이 길이가 다른 소형 고체 추진기관도 연결몸체(30a,30b)의 길이를 연장하고 그 내부에 길이가 다른 연소관(60a,60b,60c)을 삽입하여 연결하는 것에서 추진제(70)의 동시 충전이 가능하다.

본 발명을 실제 제작한 실시예를 통해 설명한다.

[실시예]

도 5의 경우와 같이, 소형 고체 추진기관은 직경이 00mm, 길이가 00mm인 연소관을 적용하였으며, 연소관을 3개 동시에 충전하였다. 충전시 진공은 40mmHg 이하가 되도록 조절하였으며, 혼합형 추진제로는 HTPB(Hydroxy Terminated Polybutadiene) 바인더에 AP(과염소산암모늄)를 산화제로 사용한 고체 추진제를 적용하였다.

추진제의 충전을 완료한 후에 비파괴검사를 통해 충전된 추진제에 결함(기포, 크랙, 이물질)이 없는 것을 확인하였다.

상술한 실험 결과에 의해, 다수 개의 연소관에 추진제의 동시 충전이 가능함이 확인된다.

본 발명은 하부롤러와 상부롤러 사이에 다수 개의 연소관을 감싸는 연결몸체를 구비하고 연결몸체 내에 연소관을 구분하는 스페이스를 배치하여 다수 개의 연소관 내에 추진제를 동시 충전할 수 있으므로 추진제의 충전 공정 시간을 단축시켜 효율성과 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 길이가 다른 소형 고체 추진기관도 연결몸체의 길이를 연장하고 그 내부에 길이가 다른 연소관을 삽입하여 연결하는 것에서 다수 개의 연소관 내에 추진제의 동시 충전이 가능하다.

또한, 본 발명은 연소관을 지지하는 상부롤러와 하부롤러에 오링을 배치하여 추진제 누설이 방지될 수 있다.

본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10: 하부롤러 11: 체결공
13: 안착부 15: 고정볼트
20: 상부롤러 21: 체결공
22: 관통개구 23: 안착부
25: 고정볼트 30, 30a,30b: 연결몸체
33: 고정공 35: 고정공
40: 코어부재 41: 중심부
43: 지지부 50: 스페이스
60, 60a,60b,60c: 연소관 61: 충전공간
70: 추진제 80: 오링
90: 고정핀

Claims (17)

1. 연소관의 하단이 안착되는 안착부가 구비되는 하부롤러;
   일단이 상기 하부롤러에 고정되고 상기 연소관이 삽입되는 삽입공간이 형성되며 상기 삽입공간에 다수 개의 연소관을 삽입하여 상기 다수 개의 연소관을 연결하는 연결몸체;
   상기 연결몸체의 타단에 고정되며 상기 연소관의 상단이 안착되는 안착부가 구비되고 중앙에 관통개구가 형성되는 상부롤러; 및
   상기 상부롤러의 관통개구를 통해 상기 연소관에 삽입되어 상기 연소관에 추진제가 충전되는 충전공간을 형성하는 코어부재;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 추진제 충전 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 하부롤러와 상기 상부롤러는 상호 대응되는 위치에 각각 체결공이 형성되고,
   상기 연결몸체는 양단에 플랜지를 포함하며, 상기 양단 플랜지에 상기 체결공과 대응되는 고정공이 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 추진제 충전 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 하부롤러에 상기 연결몸체의 일단이 접촉된 상태에서 상기 연결몸체의 일단 고정공을 관통한 고정볼트가 상기 하부롤러의 체결공에 체결되어 상기 연결몸체가 상기 하부롤러에 고정되고,
   상기 연결몸체의 타단에 상기 상부롤러가 접촉된 상태에서 상기 연결몸체의 타단 고정공을 관통한 고정볼트가 상기 상부롤러의 체결공에 체결되어 상기 상부롤러가 상기 연결몸체에 고정되는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 추진제 충전 장치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 연결몸체는 다수 개가 연결되고, 연결된 상태의 일단이 상기 하부롤러에 고정되며 연결된 상태의 타단이 상기 상부롤러에 고정되는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 추진제 충전 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 연결몸체는
   연결몸체의 타단에 상대 연결몸체의 일단을 접촉한 상태에서, 상기 상대 연결몸체 일단의 고정공과 상기 연결몸체 타단의 고정공에 고정핀을 체결하여 다수 개가 연결되는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 추진제 충전 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 연결몸체에 삽입되는 다수 개의 연소관 간 간격 유지를 위해 연소관과 연소관의 사이에 스페이스가 배치되는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 추진제 충전 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 스페이스는 'ㅓ'자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 추진제 충전 장치.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 연소관은 2 ~ 4개가 연결되며,
   상기 연소관들이 상기 스페이스를 매개로 연결된 총 길이는
   상기 연결몸체의 길이와 상기 하부롤러의 안착부와 상기 상부롤러의 안착부의 깊이의 합과 동일한 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 추진제 충전 장치.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 하부롤러와 상기 상부롤러에는 상기 연소관의 하단 및 상단이 안착시 상기 연소관의 외주면과의 사이 추진제 누설 방지를 위한 오링이 배치되는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 추진제 충전 장치.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 코어부재는
    연소관에 중공을 형성하기 위한 원통 형상의 중심부;
    상기 중심부의 외주면에서 양측으로 돌출된 형상이며 끝단이 상기 관통개구에 접하는 지지부;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 추진제 충전 장치.
11. 다수 개의 연소관을 연결하는 연결몸체;
    상기 연결몸체의 일단에 연결되어 상기 연소관의 하단을 지지하는 하부롤러;
    상기 연결몸체의 타단에 연결되어 상기 연소관의 상단을 지지하며 중앙에 관통개구가 형성되는 상부롤러;
    상기 하부롤러 및 상기 상부롤러와 상기 연소관의 사이 추진제 누설 방지를 위해 상기 하부롤러와 상기 상부롤러에 배치되는 오링; 및
    상기 연결몸체의 일단과 상기 하부롤러가 연결된 상태 및 상기 연결몸체의 타단과 상기 상부롤러가 연결된 상태를 고정하는 고정볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 추진제 충전 장치.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 연결몸체는 중공 원통 형상으로 형성되며,
    상기 중공 원통 형상에 다수 개의 연소관을 삽입하여 연결하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 추진제 충전 장치.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 다수 개의 연소관 간 간격 유지를 위해 연소관과 연소관의 사이에 스페이스가 배치되는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 추진제 충전 장치.
14. 청구항 11에 있어서,
    상기 상부롤러의 관통개구를 통해 상기 연소관에 삽입되어 상기 연소관에 추진제가 충전되는 충전공간을 형성하는 코어부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 추진제 충전 장치.
15. 안착부가 형성된 하부롤러에 삽입공간이 형성된 연결몸체의 일단을 고정하는 단계;
    상기 연결몸체의 삽입공간에 첫 번째 연소관을 삽입하여 상기 첫 번째 연소관의 하단이 상기 하부롤러의 안착부에 안착되게 하는 단계;
    상기 첫 번째 연소관의 상단에 스페이스를 배치하는 단계;
    상기 연결몸체의 삽입공간에 두 번째 연소관을 삽입하여 상기 두 번째 연소관이 상기 스페이스를 매개로 상기 첫 번째 연소관의 상단에 연결되게 하는 단계;
    상기 연결몸체의 타단에 안착부 및 중앙에 관통개구가 형성된 상부롤러를 고정하여 상기 두 번째 연소관의 상단이 상기 상부롤러의 안착부에 안착되게 하는 단계;
    코어부재를 상기 상부롤러의 관통개구를 통해 상기 제1 및 두 번째 연소관에 삽입하여 상기 제1 및 두 번째 연소관에 추진제가 충전되는 충전공간이 형성되도록 하는 단계; 및
    상기 충전공간에 추진제를 충전하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 추진제 충전 장치를 이용한 추진제 충전 방법.
16. 청구항 15에 있어서,
    다수 개의 연소관이 연결되는 경우,
    상기 연결몸체의 삽입공간에 첫 번째 연소관을 삽입하여 상기 첫 번째 연소관의 하단이 상기 하부롤러의 안착부에 안착되게 하는 단계를 수행하기 전,
    상기 다수 개의 연소관의 길이에 대응되기 위해 상기 연결몸체를 다수 개 연결하는 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 추진제 충전 장치를 이용한 추진제 충전 방법.
17. 청구항 16에 있어서,
    상기 연소관은 2 ~ 4개가 연결되며,
    상기 연소관들이 상기 스페이스를 매개로 연결된 총 길이는
    상기 연결몸체들의 길이와 상기 하부롤러의 안착부와 상기 상부롤러의 안착부의 깊이의 합과 동일하게 하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 추진제 충전 장치를 이용한 추진제 충전 방법.

Images